激光静脉显影装置制造方法
【专利摘要】本实用新型适用于医疗器械领域，提供了一种激光静脉显影装置，包括红外激光扫描系统、双光路探测系统、信号处理系统及可见光成像系统；红外激光扫描系统与可见光成像系统的光路同轴；双光路探测系统包括两个镜像对称的红外探测器，其视场具有大于红外扫描区域的交汇区；信号处理系统包括数字信号处理器及探测信号预处理器，数字信号处理器与红外激光扫描系统及可见光成像系统相连，并通过探测信号预处理器与双光路探测系统相连；探测信号预处理器设有比较模块。本实用新型采用双光路探测系统于不同角度采集后向散射光，解决了体表具有弧度时探测精度低的问题。在探测信号预处理器中设有比较模块，保证该装置对不同部位、个人及人种都能自动适应。
【专利说明】激光静脉显影装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及医疗器械【技术领域】，尤其涉及一种激光静脉显影装置。
【背景技术】
[0002]在临床诊疗过程中，静脉穿刺是一项非常普通又重要的医疗操作，在穿刺的过程中寻找血管是很常见的情况，比如静脉注射，抽血等。在非常紧急的情况下，能够快速准确地找到皮下静脉血管，并且穿刺成功尤其重要。常用的穿刺方法是扎止血带的方法，经验丰富的医护人员的穿刺成功率比较高，但是在以下情况中，即使是有丰富经验的医护人员，穿刺成功率也很低。例如:肥胖病人由于皮下脂肪较厚，静脉较深，扎止血带后，静脉不易凸显；一些患有水肿的病人，由于组织水肿的掩盖，导致静脉无法看清；年龄小的儿童，静脉血管很细，再加上儿童的不配合，很难一次穿刺成功；深肤色的患者，如黑色人种等，也不易看清静脉血管的具体位置。
[0003]为了解决上述问题，通常采用静脉显影设备将患者的静脉血管位置呈现出来，或者在探测到血管位置后通过显示设备显示出来等等，以辅助医护人员完成静脉穿刺。静脉显影的主要原理是:采用红外光照射目标区域，利用红外探测器接收红外光的后向散射光，由于血管与周围组织对红外光的吸收不同，使得红外光的后向散射光的强度不同，利用这种差异确定血管的位置。而目前的静脉显影设备仍存在如下不足:1、对于诸如手背等具有弧度的曲面体表，后向散射光不能准确的射入探测器，影响探测精度，甚至出现显示盲区；
2、人体的不同部位、不同个人以及不同人种都是有差异的，对红外光的吸收程度不同，同一显影设备针对不同人，其显影效果是不同的，可能对某些人显影精度较低，导致穿刺位置不准确，为患者带来痛苦且为临床诊疗带来不便。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种激光静脉显影装置，使之能够对曲面体表区域进行高精度静脉显影，并且适用于人体的不同部位以及不同人群。
[0005]本实用新型是这样实现的，激光静脉显影装置，包括:红外激光扫描系统、双光路探测系统、信号处理系统以及可见光成像系统；
[0006]所述红外激光扫描系统与可见光成像系统的光路同轴；
[0007]所述双光路探测系统包括两个镜像对称的红外探测器，所述两个红外探测器的视场具有交汇区域，且所述交汇区域大于红外激光扫描的区域；
[0008]所述信号处理系统包括数字信号处理器及探测信号预处理器，所述数字信号处理器与所述红外激光扫描系统及可见光成像系统相连，并通过所述探测信号预处理器与所述双光路探测系统相连；
[0009]所述探测信号预处理器中设有存储了用于判断扫描点处是否存在静脉血管的参考数值的比较模块。
[0010]作为本实用新型的优先技术方案:[0011]所述比较模块通过第一数模转换模块与所述数字信号处理器相连。
[0012]所述红外激光扫描系统包括:红外激光器、位于所述红外激光器的出光路径上的具有半透半反性质的反光镜、位于所述反光镜的反射光路上的具有半透半反性质的棱镜以及位于所述棱镜的反射光路上的二维扫描振镜。
[0013]所述红外激光器通过第一驱动电路与所述数字信号处理器相连。
[0014]所述棱镜为立方体结构，所述棱镜于所述红外光及可见光穿过的面上设有增透膜，所述棱镜内部具有一用于将红外光及可见光反射至所述二维扫描振镜的半透半反膜。
[0015]所述二维扫描振镜通过第二驱动电路分别连接第二数模转换模块及第三数模转换模块，所述第二数模转换器及第三数模转换器均与所述数字信号处理器相连。
[0016]所述可见光成像系统包括:红光激光器以及所述的反光镜、棱镜及二维扫描振镜，所述红光激光器和红外激光器分别位于所述反光镜的两侧且出射光路相互垂直。
[0017]所述红光激光器通过第一驱动电路与所述数字信号处理器相连。
[0018]所述双光路探测系统包括:镜像对称的第一透镜和第二透镜、第一滤光片和第二滤光片以及第一红外探测器和第二红外探测器；
[0019]所述第一透镜、第一滤光片和第一红外探测器共轴，所述第二透镜、第二滤光片和第二红外探测器共轴；
[0020]所述第一红外探测器与第二红外探测器的视场具有交汇区域，所述交汇区域大于红外激光扫描区域。
[0021]所述探测信号预处理器中还设有前级运算放大模块及次级运算放大模块，所述前级运算放大模块的输入端与所述第一红外探测器和第二红外探测器相连，输出端与所述次级运算放大模块相连；所述次级运算放大模块的输出端通过模数转换模块与所述数字运算处理器相连。
[0022]本实用新型提供的激光静脉显影装置与现有技术相比，具有如下优点:
[0023]第一、采用双光路探测系统于两个不同角度采集红外光的后向散射光，两部红外探测器的视场具有一定的交汇区域，交汇区域大于激光扫描区域，解决了体表具有弧度时探测精度不高的问题，消除探测盲区，并且可以减小轻微抖动带来的影响，提高探测的准确性。
[0024]第二、增设自适应控制部分，在探测信号预处理器中设有比较模块，其中存有判断扫描点处是否存在静脉血管的参考值，在激光扫描过程中，每秒更新一次参考值，保证了该装置对于不同部位、不同个人、不同人种都能自适应正常工作。
[0025]第三、红外激光扫描系统采用了镀了增透膜和半透半反膜的棱镜，使得光线以较高的透过率垂直入射二维扫描振镜，并减小光点的畸变对静脉定位精度的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本实用新型实施例提供的激光静脉显影装置的架构图；
[0027]图2是本实用新型实施例提供的激光静脉显影装置的结构示意图；
[0028]图3是本实用新型实施例提供的激光静脉显影装置的棱镜结构示意图；
[0029]图4是本实用新型实施例提供的激光静脉显影装置的工作原理示意图。【具体实施方式】
[0030]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0031]图1示出了本实用新型实施例提供的激光静脉显影装置的结构示意图，为了便于说明，仅不出了与本实施例相关的部分。
[0032]本实用新型实施例提供的激光静脉显影装置包括:用于对目标区域进行红外光扫描的红外激光扫描系统1、用于对红外光照在目标区域后的后向散射光进行探测的双光路探测系统2、用于对后向散射光信号进行处理并控制其他系统正常工作的信号处理系统3以及用于显现静脉血管位置的可见光成像系统4。其中，红外激光扫描系统I与可见光成像系统4为同轴光路，信号处理系统3分别与红外激光扫描系统1、双光路探测系统2及可见光成像系统4电连接。双光路探测系统2包括两个镜像对称的红外探测器，该两个红外探测器的视场具有交汇区域，且该交汇区域大于红外激光扫描的区域。信号处理系统3包括数字信号处理器31及探测信号预处理器32，其中，数字信号处理器31是信号处理系统的核心，与红外激光扫描系统I及可见光成像系统4相连,控制红外激光扫描系统1、可见光成像系统4的工作，并通过探测信号预处理器32与双光路探测系统2相连，对目标区域的后向散射光数字信号进行处理。探测信号预处理器32中设有比较模块321，其中存储一参考值(一般为电压参考值)，做为数字信号处理器判断扫描点处是否存在静脉血管的依据。
[0033]进一步地，探测信号预处理器32中还设有前级运算放大模块和次级运算放大模块，以将双光路探测系统2输出的散射光模拟信号放大，并通过一模数转换模块5输送至数字信号处理器31。数字信号处理器31对散射光信号进行计算生成散射光静脉点阈值，将该阈值通过第一数模转模块6转换为电压参考值，加入比较模块321中，作为判断扫描点处是否存在静脉血管的依据。并且，该参考电压值可以每秒钟更新一次，以自动适应目标区域的各种变化并提闻显影精度。
[0034]进一步地，红外激光扫描系统I包括:红外激光器11，位于红外激光器11的出光路径上的具有半透半反性质的反光镜12，位于反光镜12的反射光路上的具有半透半反性质的棱镜13,以及位于棱镜13反射光路上的二维扫描振镜14。其中，红外激光器11发出准直激光的光点直径小于1_，其通过第一驱动电路7与数字信号处理器31相连。可见光成像系统4包括:红光激光器41,以及上述的反光镜12、棱镜13及二维扫描振镜14,红光激光器41和红外激光器11分别位于反光镜12的两侧且出射光路相互垂直。反光镜12、棱镜13及二维扫描振镜14是红外激光扫描系统I和可见光成像系统4的共有部分,红外激光扫描系统I和可见光成像系统4的光路于反光镜12后变为同轴光路。红光激光器11通过所述第一驱动电路7与数字信号处理器31相连。二维扫描振镜14采用共振的模式工作，具有相互垂直的两个轴，通过第二驱动电路8及第二数模转换模块9及第三数模转换模块10与数字信号处理器31相连,数字信号处理器31为二维扫描振镜14的两个轴加上一定频率的电压，驱动二维扫描振镜14在两个相互垂直的方向转动，实现二维扫描。通过改变电压的大小或频率，可以改变二维扫描振镜14的转动幅度，调整扫描区域的大小和扫描形状。
[0035]进一步地，棱镜13为立方体结构，其中第一表面131、第二表面132及第三表面133分别面对反光镜12、二维扫描振镜14及扫描区域，且这三个面上(还可以包括第四表面134)设有增透膜。并且，棱镜13内部还具有一斜面135，用于将红外光和可见光(如红光)向上反射至二维扫描振镜14，该斜面135设有半透半反膜。
[0036]进一步地，双光路探测系统2包括:镜像对称的第一透镜21和第二透镜22、第一滤光片23和第二滤光片24以及第一红外探测器25和第二红外探测器26，其中，第一透镜21、第一滤光片23和第一红外探测器25共轴，第二透镜22、第二滤光片24和第二红外探测器26共轴。其中，第一红外探测器25和第二红外探测器26均与探测信号预处理器32中的前级放大模块和次级放大模块相连，以将散射光模拟信号放大。该双光路探测系统2中，第一红外探测器25的探测镜头的视场与第二红外探测器26的探测镜头的视场交叉，二者的交汇区域大于扫描区域，从而保证探测的准确性。另外，透镜将目标区域的散射光进行聚焦，可增加探测的精度。
[0037]上述激光静脉显影装置的工作原理如下:
[0038]首先，打开数字信号处理器31，通过数字信号处理器31打开红外激光器11和第一红外探测器25、第二红外探测器26。然后，数字信号处理器31分别给第二数模转换模块9和第三数模转换模块10加上一定频率的信号，信号经过第二、第三数模转换模块转换成一定频率的模拟信号，再经过第二驱动电路8的放大，得到所需要的两个扫描信号。将这两个扫描信号分别加到二维扫描振镜14的两个轴上，驱动二维扫描振镜14开始工作。二维扫描振镜14开始工作的同时,将红外光的光点打在了目标区域。
[0039]然后，通过相互独立的两个探测光路将后向散射光信号分别传输给第一红外探测器25和第二红外探测器26。第一、第二红外探测器将接收到的光信号转换成所需的电信号，通过探测信号预处理器中的前级运算放大模块和次级运算放大模块对电信号进行放大处理，得到所需的反映红外光后向散射状况的信号。然后，此信号通过模数转换模块5转换为数字信号，输送至数字信号处理器31。数字信号处理器31对得到的数字信号进行加权平均处理，得到反映红外激光照射到目标区域后的后向散射光的平均强度的数字信号数值，作为散射光静脉点阈值，通过第一数模转换模块6将这个数字信号的阈值用电压的大小表征，并将这个电压值加到探测信号预处理器32中的比较模块321的参考电压端。并且，每秒更新一次参考电压值。
[0040]在参考电压值确定之后，分别将第一红外探测器25和第二红外探测器26接收到的光信号转换成电信号，并且经过放大处理及模数转换，得到表征散射光强度的电压信号。数字信号处理器31将这两个电压信号相加后取平均值，然后与比较模块321上的参考电压值进行比较，若是得到的平均值比参考电压值大，则证明该扫描点处有静脉血管，则打开红光激光器11，使红光在该扫描点显不出一个红光光点，若是得到的平均值比参考电压值小，则证明该点没有静脉血管，则关断红光激光器41。
[0041]本实用新型提供的激光静脉显影装置与现有技术相比，具有如下优点:
[0042]第一、采用双光路探测系统于两个不同角度采集红外光的后向散射光，两部红外探测器的视场具有一定的交汇区域，交汇区域大于激光扫描区域，解决了体表具有弧度时探测精度不高的问题，消除探测盲区，并且可以减小轻微抖动带来的影响，提高探测的准确性。
[0043]第二、增设自适应控制部分，在激光扫描过程中，以每秒为一个扫描周期，通过数字信号处理器计算扫描区域的散射光静脉点信号阈值，并反馈至比较模块中作为参考电压，保证了该装置对于不同部位、不同个人、不同人种都能自适应正常工作。
[0044]第三、红外激光扫描系统采用了镀了增透膜和半透半反膜的棱镜，使得光线以较高的透过率垂直入射二维扫描振镜，减小光点的畸变对静脉定位精度的影响。
[0045]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.激光静脉显影装置，其特征在于，包括:红外激光扫描系统、双光路探测系统、信号处理系统以及可见光成像系统； 所述红外激光扫描系统与可见光成像系统的光路同轴； 所述双光路探测系统包括两个镜像对称的红外探测器，所述两个红外探测器的视场具有交汇区域，且所述交汇区域大于红外激光扫描的区域； 所述信号处理系统包括数字信号处理器及探测信号预处理器，所述数字信号处理器与所述红外激光扫描系统及可见光成像系统相连，并通过所述探测信号预处理器与所述双光路探测系统相连； 所述探测信号预处理器中设有存储了用于判断扫描点处是否存在静脉血管的参考数值的比较模块。
2.如权利要求1所述的激光静脉显影装置，其特征在于，所述比较模块通过第一数模转换模块与所述数字信号处理器相连。
3.如权利要求1所述的激光静脉显影装置，其特征在于，所述红外激光扫描系统包括:红外激光器、位于所述红外激光器的出光路径上的具有半透半反性质的反光镜、位于所述反光镜的反射光路上的具有半透半反性质的棱镜以及位于所述棱镜的反射光路上的二维扫描振镜。
4.如权利要求3所述的激光静脉显影装置，其特征在于，所述红外激光器通过第一驱动电路与所述数字信号处理器相连。
5.如权利要求3所述的激光静脉显影装置，其特征在于，所述棱镜为立方体结构，所述棱镜于所述红外光及可见光穿过的面上设有增透膜，所述棱镜内部具有一用于将红外光及可见光反射至所述二维扫描振镜的半透半反膜。
6.如权利要求3所述的激光静脉显影装置，其特征在于，所述二维扫描振镜通过第二驱动电路分别连接第二数模转换模块及第三数模转换模块，所述第二数模转换器及第三数模转换器均与所述数字信号处理器相连。
7.如权利要求3至6任一项所述的激光静脉显影装置，其特征在于，所述可见光成像系统包括:红光激光器以及所述的反光镜、棱镜及二维扫描振镜，所述红光激光器和红外激光器分别位于所述反光镜的两侧且出射光路相互垂直。
8.如权利要求7所述的激光静脉显影装置，其特征在于，所述红光激光器通过第一驱动电路与所述数字信号处理器相连。
9.如权利要求1所述的激光静脉显影装置，其特征在于，所述双光路探测系统包括:镜像对称的第一透镜和第二透镜、第一滤光片和第二滤光片以及第一红外探测器和第二红外探测器； 所述第一透镜、第一滤光片和第一红外探测器共轴，所述第二透镜、第二滤光片和第二红外探测器共轴； 所述第一红外探测器与第二红外探测器的视场具有交汇区域，所述交汇区域大于红外激光扫描区域。
10.如权利要求9所述的激光静脉显影装置，其特征在于，所述探测信号预处理器中还设有前级运算放大模块及次级运算放大模块，所述前级运算放大模块的输入端与所述第一红外探测器和第二红外探测器相连，输出端与所述次级运算放大模块相连；所述次级运算放大模块的输出端通过模数转换模块与所述数字运算处理器相连。
【文档编号】A61B5/00GK203576477SQ201320778782
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】焦国华, 白龙, 陈良培, 吕建成, 鲁远甫, 董玉明, 罗阿郁, 刘鹏, 陈巍 申请人:深圳先进技术研究院